Jurnal Asiimetrik: Jurnal Ilmiah Rekayasa Dan Inovasi Terakreditasi “Peringkat 4” oleh Kemenristek/BRIN, Nomor SK: 200/M/KPT/2020 Volume 4 Nomor 2 Tahun 2022, Juli 2022, Halaman 143-152 Website : http://journal.univpancasila.ac.id/index.php/asiimetrik/

## Karakteristik Kekerasan Lasan Titik Gesekan dan Pengadukan pada Paduan Aluminium 5052-H112

## Hardness Characteristics Friction Stir Spot Weld on Aluminum Alloys 5052-H112
Armansyah 1 , Juri Saedon 2 , Ferdyanto 3 , Nely Toding Bunga 4 dan James Julian 1  1 Teknik Mesin, Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jakarta, Indonesia
2 Fakultas Teknik Mesin, Universiti Teknologi MARA, Shah Alam 40450, Malaysia
3 Teknik Elektro, Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jakarta, Indonesia
4 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila, Indonesia

## Informasi artikel
Diterima: 02/03/2022 Direvisi: 17/04/2022 Disetujui: 24/04/2022

## Abstract
Issues in friction stir spot welding focus mainly on the mechanical characteristic affected by its Hardness. This Hardness must be maintained by evenly temperature distribution in weld zones during welding. The process parameters are mainly responsible for the development of the hardness of the friction stir spot weld. This study presented the hardness evaluations on the friction stir spot weld via the Hardness-Vickers test and analysis of the temperature distribution in the weld zones via the finite element method. The workpiece samples used in this study were Aluminium alloy 5052-H112 with a thickness of 2 millimeters in the lap-shear mode based on 3 main parameters at low and high levels of parameters configuration. The results obtained via the Hardness-Vickers tests exhibited a value of 42-HV located in the middle of the spot-weld center using a low-level parameters configuration. This value increased to 64-HV around the vicinity of the keyhole. And then the value decreased to 53-HV outside the keyhole, about 6 millimeters from the spot-weld center. Using high-level parameter configuration, the Hardness-Vickers value increased to 61-HV in the middle of the spot-weld center. The value then increased to 76-HV in the vicinity of the keyhole. Furthermore, the  value decreased at 60-HV outside the keyhole, which ca 6 millimeters away from the spot-weld center. The temperature distribution of the weld zones achieved 480 o C in the vicinity of the keyhole using the low-level parameter configuration. Slowly, the temperature declined to 380 o C at  6  mm  away  from  the  friction  spot-weld  center  in  the  HAZ.  Using  the  high-level  parameters configuration, the temperature distribution reached 540 o C in SZ, and slowly reduced to 425 o C in HAZ. Based on the results, it was found that by using high-level parameters configuration the hardness of the friction stirs spot weld exhibited better Hardness-Vickers value and evenly temperature distribution in the weld zones.
Keywords: friction stir spot welding, hardness-Vickers, temperature distribution.

## Abstrak
Masalah  dalam  pengelasan  titik  gesekan  dan  pengadukan  (FSSW)  utamanya  berfokus  pada  karakteristik mekanis  yang  dipengaruhi  oleh  Kekerasannya.  Kekerasan  ini  harus  dipertahankan  melalui  distribusi  suhu yang merata di zona lasan selama pengelasan FSSW. Parameter proses bertanggung jawab terutama dalam pengembangan  tingkat  kekerasan  lasan  FSSW.  Studi  ini  menyajikan  evaluasi  tingkat  kekerasan  pada pengelasan FSSW melalui uji kekerasan ( Hardness-Vickers) dan analisis distribusi suhu di zona lasan melalui metode elemen hingga. Sampel benda kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah paduan Aluminium 5052-H112 dengan ketebalan 2 mm dalam lap-shear mode berdasarkan 3 parameter utama pada konfigurasi parameter tingkat rendah dan tingkat tinggi. Hasil yang diperoleh dari uji Kekerasan menunjukkan nilai 42- HV  yang  terletak  di  pusat  titik  lasan  FSSW  menggunakan  konfigurasi  parameter  tingkat  rendah.  Nilai ini meningkat menjadi 64-HV di sekitar lubang kunci ( keyhole ). Dan kemudian menurun menjadi 53-HV di luar keyhole (sekitar  6  milimeter  dari  pusat  lasan).  Menggunakan  konfigurasi  parameter  tingkat  tinggi,  nilai kekerasan meningkat menjadi 61-HV di pusat titik lasan. Nilai tersebut kemudian meningkat menjadi 76-HV di  sekitar keyhole .  Selanjutnya,  nilainya  menurun  ke  60-HV  di  luar keyhole ,  yang  berjarak  sekitar  6 milimeter dari pusat titik lasan. Distribusi suhu zona lasan mencapai 480 0 C di sekitar keyhole menggunakan konfigurasi parameter tingkat rendah. Perlahan-lahan, suhu turun menjadi 380 0 C pada jarak 6 mm dari pusat titik lasan di HAZ. Menggunakan konfigurasi parameter tingkat tinggi, distribusi suhu mencapai 540 0 C di SZ, dan perlahan-lahan berkurang menjadi 425 0 C di HAZ. Berdasarkan hasil pengujian, ditemukan bahwa dengan menggunakan konfigurasi parameter tingkat tinggi  kekerasan pada lasan FSSW menunjukkan nilai yang lebih baik dan distribusi suhu yang merata di zona lasan.
Kata Kunci: pengelasan titik gesekan dan pengadukan, kekerasan -Vickers , distribusi temperatur.
 Penulis Korespondensi. Tel: -; Handphone: +62 878 8343 9097 email : juliansiregar@gmail.com
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License

## 1. PENDAHULUAN
Meningkatnya  permintaan  untuk  struktur bahan  ringan  marak  terjadi  di  industri  otomotif untuk komponen struktural seperti bodi mobil dan bagian  panel (Haghshenas  dan  Gerlich,  2018) . Bahan  ringan  seperti  paduan  Aluminium  telah menjadi potensi besar di banyak industri, karena memiliki  keunggulan  dalam  sifat  mekanik, kemudahan  desain,  dan  kemudahan  didalam proses  manufaktur (Dursun  dan  Soutis,  2014) . Pengelasan  titik  gesekan  dan  pengadukan  atau friction stir spot welding (FSSW) telah diusulkan secara  konvensional  untuk  diterapkan  dalam pengelasan  paduan  Aluminium (Akinlabi  dkk . , 2020) .
Proses  FSSW  ini  dipengaruhi  oleh  faktor- faktor seperti kecepatan spindel ( spindle speed ), kedalaman  pahat  ( plunge  depth ),  dan  waktu tinggal  ( dwell  time ).  Proses  tersebut  terutama mengandalkan  kontak  gesek  antara  pahat  gesek yang berputar dan benda kerja yang diam untuk menghasilkan struktur las yang akhirnya menjadi las  titik  yang  terdeformasi  plastis  oleh  suhu (Almanar  dan  Hussain,  2011) .  Proses  ini  dibagi menjadi tiga tahap utama yaitu terjun ( plunging ), mengaduk ( stirring ), dan mencabut ( drawing out ) seperti  yang  digambarkan  pada Gambar  1 (Pan, 2007) .
Gambar 1. Tiga tahapan penting: (a) Terjun ( Plunging ), (b) Mengaduk ( Stirring ), dan (c) Mencabut ( Drawing out ) (Pan, 2007)
Plunging dimulai  melalui  gerakan  pahat gesek  yang  tegak  lurus  terhadap  benda  kerja, terjun  menembus  titik  las  pada  benda  kerja hingga  mencapai  kedalaman  yang  dibutuhkan. Kemudian, pengadukan dimulai dengan menempatkan pahat gesek yang berputar di titik lasan  pada  benda  kerja  menyebabkan  gesekan dalam  beberapa  detik  sehingga  menyebabkan deformasi  plastis  yang  parah  pada  benda  kerja (Padmanaban  dkk . ,  2016;  Jambhale,  Kumar  dan
Kumar,  2015) ,  sehingga  panas  dihasilkan  dan membentuk  struktur  lasan (Patel  dkk . ,  2016) . Tahap  akhir,  pahat  gesek  ditarik  perlahan  dari benda kerja dan kembali ke keadaan awal.
Area  di  sekitar  lubang  kunci  dan  bahu  pada struktur lasan titik mewakili zona lasan yaitu zona pusaran  gesekan  atau stir  zone  (SZ ),  zona terpengaruh termo-mekanis atau thermo- mechanically  affected  zone  (TMAZ ),  zona terpengaruh panas atau heat affected zone (HAZ), dan material dasar atau base material ( BM) (Yuan dkk . ,  2011) .  Pengukuran  kekerasan  diperlukan untuk  mengetahui  sifat  struktur  lasan  yang memungkinkannya  menahan  deformasi  plastis. Sejumlah penelitian dalam uji kekerasan di FSSW sejauh ini telah dilakukan oleh para peneliti untuk menyelidiki  sifat  sambungan  las (Muhayat  dan Putra,  2019) ,  menyelidiki  kekerasan  dari  FSSW gesekan untuk paduan Aluminium 6082-T6 dengan variasi  diameter  pin  dan  waktu  diam  yang konstan.  Simpulan  sementara  bahwa  kekerasan tertinggi  diperoleh  pada  SZ  sebesar  96,2-HV dengan  menggunakan  diameter  pin  7  mm  dan waktu  tinggal  3  detik,  sedangkan  yang  terendah adalah 42,1-HV menggunakan diameter pin 3 mm dan  waktu  tinggal  3  detik.  Sebuah  studi menyelidiki  sifat  kekerasan  pada  lasan  titik gesekan dan pengadukan logam semi padat untuk paduan Aluminium 7075 dengan variasi kecepatan spindel dan waktu tinggal (Sitthipong dkk., 2018) . Berdasarkan  hal  tersebut  ditemukan  bahwa  nilai kekerasan  mikro  di  zona  las  memiliki  nilai  rata- rata  sebesar  79,83-HV  yang  lebih  rendah  dari kekerasan logam dasar.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk menyumbangkan  ide  dan  pemahaman  yang  lebih baik  dalam  karakteristik  kekerasan  pada pengelasan  titik  aduk  gesekan  pada  paduan Aluminium  5052-H112  dalam  kaitannya  dengan parameter  utama  dalam  proses  FSSW.  Karena parameter  yang  tidak  tepat  yang  diterapkan dalam  proses  akan  mempengaruhi  karakter kekerasan  pada  lasan  titik  gesekan  dan pengadukan.  Oleh  karena  itu,  pemahaman tentang pengaruh parameter terhadap karakteristik  kekerasan  lasan  titik  gesekan  dan pengadukan perlu dieksplorasi. Evaluasi kekerasan  pada  lasan  titik  gesekan  dan pengadukkan    dilakukan    melalui    pengukuran
kekerasan, dan simulasi 2D analisis elemen hingga atau  “FEA” untuk  distribusi  suhu  di  zona  las diperlukan untuk mendukung pemahaman ini.

## 2. METODOLOGI
Material  benda  kerja  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  paduan  Aluminium  5052- H112.  Paduan  Aluminium  yang  tidak  dapat diperlakuan  panas  ini  ( non-heat  treatable Aluminium Alloy ) dipilih karena kekuatannya yang relatif tinggi dan umum digunakan dalam industri otomotif  seperti  untuk  panel  bodi.  Penguatan paduan Aluminium ini sebagian besar dipengaruhi oleh  penguatan  larutan  padat  dan  efek pengerasan  dispersi  dari  elemen  paduan  seperti silikon,  besi,  mangan,  dan  magnesium (Kou, 2003) . Misalnya, elemen paduan Magnesium dalam penguatan  larutan  seri  5052  meningkatkan kekuatan  bahkan  dalam  kondisi  anil  ( annealed condition ).  Selain  itu,  siklus  termal  las  pada pemanasan  paduan  Aluminium  5052  ini  di  FSSW, mengurangi  efek  pengerasan  kerja  (pelunakan) dan meningkatkan keuletan yang pada gilirannya akan kehilangan kekuatan HAZ (Kou, 2003; Burns, 2014) .  Namun,  solusi  penguatan  Magnesium  dan Mangan dalam paduan Aluminium 5052 ini sesuai untuk struktur yang dilas karena menawarkan sifat mekanik  yang  relatif  seragam  di  seluruh sambungan las. Komposisi kimia dari paduan ini, termasuk  sifat  mekanik  dan  sifat  termal ditabulasikan  masing-masing  pada Tabel  1 dan Tabel 2 .
Tabel 1. Komposisi kimia paduan Aluminium 5052-
H112 (Steels, 2013) Unsur Berat (wt%) Al 95,8-97,7 Mg 2,2-2,8 Fe 0,4 Cr 0,15-0,35 Si 0,25 Cu 0,1 Mn 0,1 Zn 0,1 Al 0,15
Tabel 2. Sifat mekanik paduan Aluminium 5052-H112 (Steels, 2013) Sifat Mekanik Nilai Modulus Elastisitas [E] 70 GPa Peregangan [A] 11 % Peregangan A50 [A50] 7 % Kekuatan Tarik [Rm] 170-200 MPa Kekuatan Luluh [YS] 91 MPa Kekuatan Luluh [Rp 0,2] 65-110 MPa Nilai Kekerasan 80 HV
Pahat  gesek  yang  berputar juga  memainkan peran  penting  dalam  proses  pengelasan.  Bahan dari pahat gesek yang berputar ini harus memiliki sifat  bahan  yang  tahan  pada  suhu  tinggi  yang dapat  menahan  suhu  tinggi  selama  proses. Material  pahat  gesek  yang  berputar  FSSW  yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja VCN- 150  dengan  komposisi  kimia  ditabelkan  pada Tabel 3 . Pahat gesek yang berputar ini berbentuk silinder  seperti  terlihat  pada Error!  Reference source  not  found. (a) .  Bentuk  dari  pahat  gesek yang berputar ini adalah jenis konvensional yang digunakan  untuk  penelitian  dalam  pengelasan FSSW (Elangovan  dan  Balasubramanian,  2008; YÜKLER dkk . , 2018; Jun-Won dkk . , 2012) .
Tabel 3. Komposisi kimia bahan pahat gesek berputar VCN-150 (berat dalam %) (Jun-Won dkk., 2012) Unsur Berat (wt%) C 0,38 Si 0,20 Mn 0,70 Cr 1,50 Fe 96,79 Mo 0,20 Ni 1,64
Dalam studi ini, karakteristik kekerasan lasan FSSW dievaluasi melalui uji kekerasan ( Hardness- Vickers ) menggunakan  mesin   Mitutoyo   MVK-H1
pada  beban  10  gram  dengan  durasi  indentasi selama  15  detik  yang  mengacu  pada  standard ASTM  E92 (ASTM,  1991) ,  dari  lasan  titik  gesekan dan pengadukan berpenampang melintang di zona lasan  dilakukan  di  bawah  konfigurasi  parameter yang  ditabelkan  pada Error!  Reference  source not found. . Selain itu, distribusi temperatur pada penampang lasan FSSW dari konfigurasi parameter tingkat  rendah  dan  tingkat  tinggi  kemudian disimulasikan  menggunakan  perangkat  lunak simulasi FEA untuk mendukung evaluasi kekerasan untuk memprediksi kondisi suhu di zona las selama proses pengelasan.
Tabel 4. Parameter konfigurasi tingkat rendah dan
tingkat tinggi Tingkat Rendah Tinggi Spindle speed (rpm) 1000 1400 Tool plunge depth (mm) 2.5 3.5 Tool Dwell time (detik) 5 9
Error!  Reference  source  not  found. (a) mengilustrasikan konfigurasi benda kerja menjadi benda uji FSSW dengan titik tegangan silang lasan FSSW yang digunakan. Spesimen pengujian dibuat dengan  menggunakan  dua  lembaran  berukuran 40x125  mm  dengan  luas  area  sambungan berhimpit (lap join) 40x40 mm sesuai standar JIS Z3136 : 1999 (JSA, 1999) .
Alur  kerja  rinci  dari  studi  ini  ditunjukkan pada Error! Reference source not found. dimana pada  eksperimen  proses  pengelasan  FSSW menggunakan  Mesin Milling  CNC  Bed tipe  VH450 yang tegak lurus dengan permukaan benda kerja. Selanjutnya benda kerja dijepit dengan kuat pada mesin  CNC  menggunakan bed  jig dengan mekanisme  penjepitan.  Oleh  karena  itu,  benda kerja  tidak  dapat  bergerak  ke  segala  arah melawan gerakan pahat FSSW.
Setelah benda kerja berada pada posisi yang tepat, pahat aduk gesek FSSW mulai berputar dan terjun  ( plunging )  perlahan  dengan  kecepatan terjun  1  mm/detik  ke  arah  benda  kerja  melalui titik sambungan yang berhimpitan tumpang tindih untuk waktu yang cukup dalam menciptakan lasan FSSW melalui plastisisasi. Setelah pahat mencapai kedalaman jatuh tertentu, maka pahat dihentikan terjun tetapi tetap berputar pada durasi tertentu.
Pada  akhirnya,  pahat  aduk  gesek  yang berputar  mundur  kembali  ke  posisi  awal. Error! Reference  source  not  found. (a) menunjukkan contoh sampel spesimen pengujian setelah FSSW dengan las titik tepat di tengah-tengah area titik sambungan  berhimpit  yang  tumpang  tindih  ( lap join ) pada benda kerja.
(a) (b)
Gambar 2. (a) Geometri pahat untuk FSSW dengan profil pin silindris ( cylindrical Pin ); (b).Geometri spesimen pengujian  FSSW AA5052-H112, dengan tebal 2 mm, dan area sambungan berhimpit ( lap join ) 40×40 mm.
Gambar 3. Diagram alir eksperimental.
Spesimen  pengujian  dipotong  dalam  arah memanjang  pada  area  yang  dilas.  Sampel disiapkan  melalui  pemotongan,  pemasangan, penggilingan, dan pemolesan. Sampel lasan FSSW awalnya  dipisahkan  dari spesimen  lasan menggunakan mesin pemotong abrasif, kemudian dipotong  untuk  mendapatkan  luas  penampang sambungan  las.  Selanjutnya  sampel  dipasang menggunakan  mesin hot  mounting  pressure . Setelah  pemasangan,  spesimen  digiling  basah untuk mengungkapkan permukaan logam. Spesimen  digerus  berturut-turut  dengan  kertas abrasif  silikon  karbida  dari  nilai  kekasaran  280, 330, 400, 600, 800, dan 1200 mikro meter (Yang, Fu dan Li, 2014) . Setelah itu, dilakukan pemolesan dengan  bubur  alumina-silika  untuk  menghasilkan hasil  akhir  permukaan  yang  bebas  gores,  bebas pelumuran dan bebas seretan partikel dari proses persiapan.
Uji  kekerasan  dilakukan  pada  sampel spesimen  lasan  yang  disiapkan  di  bawah  standar ASTM  E92 (ASTM,  1991) yang  biasa  digunakan untuk  bahan  logam.  Simulasi  FEA  kemudian digunakan  dalam  menganalisis  distribusi  suhu  di penampang lasan FSSW untuk mendukung evaluasi kekerasan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  tahap  ini,  hasil  dari  penyelidikan karakteristik  kekerasan  lasan  FSSW  pada konfigurasi  parameter  rendah  dan  tinggi dibandingkan dan dibahas. Selain itu simulasi FEA pada  distribusi  temperatur  yang  melintasi  zona lasan ditunjukkan untuk melihat hubungan dengan nilai  kekerasan  yang  dimiliki  pada  lasan  FSSW untuk konfigurasi parameter rendah dan tinggi.

## 3.1. Pegujian Kekerasan
Mengenai  kekerasan  lasan  FSSW, Gambar  4 menunjukkan  representasi  grafis  dari  hasil  yang diperoleh  melalui  uji  kekerasan.  Evolusi  nilai kekerasan  dari  konfigurasi  parameter  tingkat rendah  dimulai  di  tengah  pusat  lasan  titik  aduk gesek  sebesar  42-HV.  Nilai  kekerasan  di  pusat lasan  FSSW  menurun  tajam  dari  paduan Aluminium  dasar  sekitar  50%  karena  proses pelunakan selama FSSW.
Selain  itu,  lokasi  pusat  lasan  FSSW  ini mengalami  kontak  gesek  yang  lebih  rendah dengan  pin  yang  berputar  sehingga  deformasi plastis  sangat  kecil  di  lokasi  ini.  Kekerasan kemudian meningkat secara bertahap menjadi 64- HV pada 2,5 mm diukur dari pusat lasan FSSW ke kanan, dan menjadi 63-HV pada 2,5 mm dari pusat lasan  ke  kiri.  Terlihat  bahwa  peningkatan  nilai kekerasan  pada  jalur  di  bawah keyhole diikuti dengan peningkatan jarak lekukan kekerasan dari titik pusat las ke tepi keyhole secara longitudinal . Peningkatan  nilai  kekerasan  ini  di  bawah tepian lubang kunci ( edge keyhole ) merepresentasikan  nilai  kekerasan  yang  relatif lebih  tinggi  karena  terletak  pada  daerah  SZ. Selanjutnya,  evolusi  kekerasan  menurun  langkah demi  langkah  dari  64-HV  menjadi  45-HV  pada  6 mm diukur dari pusat lasan FSSW ke arah kanan, dan dari 63-HV menjadi 53-HV pada 6 mm diukur dari pusat lasan ke kiri.
Terjadi  deklinasi  evolusi  kekerasan  yang diikuti dengan bertambahnya jarak jalur indentasi kekerasan  dari  2,5  mm  menjadi  6  mm  dari  titik pusat  lasan.  Setelah  itu,  evolusi  kekerasan meningkat  tajam  dari  45-HV  menjadi  81-HV  dan dari  53-HV  menjadi  78-HV  masing-masing  pada jarak 8 mm ke kanan dan ke kiri, diukur dari pusat lasan  FSSW.  Peningkatan  kekerasan  ini  terjadi diikuti  dengan  penambahan  jarak  jalur  lekukan kekerasan  dari  6  mm  menjadi  8  mm  dari  pusat titik lasan.
Evolusi  nilai  kekerasan  dari  tingkat  tinggi menunjukkan peningkatan yang signifikan dibandingkan  dengan  tingkat  rendah.  Ini  dimulai di  tengah  pusat  lasan  FSSW  yang  terukur  61-HV. Nilai kekerasan ini turun 23% dari BM menjadi 80- HV  karena  proses  pelunakan  selama  FSSW  dan juga  mengalami  deformasi  plastis  yang  lebih rendah  karena  kontak  gesek  yang  lebih  rendah dengan  pin  yang  berputar.  Ketika  lekukan kekerasan  dilakukan  di  sepanjang  jalur  lekukan menjauh dari pusat lasan FSSW, evolusi kekerasan meningkat  secara  bertahap  dari  61-HV  menjadi 76-HV pada 2,5 mm menjauh dari pusat lasan ke kanan,  dan  dari  61-HV  menjadi  77-HV  pada  2,5 mm dari pusat lasan ke kiri.
Dapat  dilihat  dari Gambar  4 bahwa peningkatan evolusi kekerasan di jalur lekukan di bawah keyhole diikuti dengan  peningkatan jarak lekukan kekerasan di jalur dari pusat lasan FSSW ke tepi keyhole secara longitudinal . Peningkatan ini  menunjukkan  daerah  SZ  pada  tepi keyhole mengalami rekristalisasi dinamis yang lebih tinggi membentuk struktur mikro yang sangat halus pada daerah  dengan  nilai  kekerasan  yang  lebih  tinggi yang terutama dipengaruhi oleh gesekan.
Gambar 4. Hasil pengukuran kekerasan pada parameter konfigurasi tingkat rendah dan tingkat tinggi
Selanjutnya,  evolusi  kekerasan  menurun secara bertahap dari 76-HV menjadi 60-HV pada 6 mm menjauh dari pusat lasan FSSW ke kanan, dan dari 77-HV menjadi 57-HV pada 6 mm dari pusat lasan  ke  kiri.  Penurunan  kekerasan  ini  terjadi diikuti  dengan  penambahan  jarak  jalur  lekukan kekerasan dari 2,5 mm menjadi 6 mm dari pusat titik lasan. Peningkatan ini terjadi sebagai akibat dari  perubahan  zona  las  dari  SZ  ke  TMAZ sepanjang jalur lekukan ke kanan dan ke kiri dari tepi keyhole .  Setelah  itu,  evolusi  kekerasan meningkat tajam dari 60-HV menjadi 84 HV, dan dari  57-HV  menjadi  82-HV  masing-masing  pada jarak 8 mm ke kanan dan ke kiri dari pusat lasan FSSW. Serupa dengan tingkat rendah, peningkatan jarak jalur lekukan kekerasan dari 6 mm menjadi 8  mm  dari  pusat  lasan  sebagai  akibat  dari perubahan  zona las  dari  TMAZ,  HAZ  dan BM.  BM memiliki  nilai  Kekerasan  yang  lebih  tinggi
dibandingkan  zona  lain  sebagai  hasil  dari  proses pengerjaan dingin ( cooling process ).
Mengenai  penemuan  evolusi  kekerasan yang ditemukan oleh Piccini  dan Svoboda (Piccini  dan Svoboda, 2015) , menurun dari BM 90-HV menuju 62-HV  di  HAZ,  dan  kemudian  sedikit  meningkat menjadi 78-HV di dekat keyhole . Sedangkan nilai kekerasan  pada  area  lasan  FSSW  ditemukan serupa dengan temuan Zhang (Zhang dkk . , 2011) yang  juga  menggunakan  benda  kerja  yang  sama dari  paduan  Aluminium  5052-H112.  Ditemukan bahwa  di  daerah  dekat  pusat  lasan  FSSW, kekerasan  menurun  menjadi  38-HZ.  Evolusi kekerasan ini terjadi karena modifikasi mikrostruktur  yang  terkait  dengan  eskalasi  suhu yang  terjadi  di  zona  lasan.  Ini  umumnya  terjadi pada paduan aluminium yang dapat diolah panas, di  mana  endapan  dapat  terjadi  dalam  pelarutan HAZ  karena  kenaikan  suhu  di  zona  ini  selama FSSW.
Peningkatan kekerasan akhir dapat
dijelaskan  oleh  dua  efek.  Pertama,  deformasi plastis  di  TMAZ  meningkatkan  kekerasan.  Selain itu,  di  SZ  terjadi  rekristalisasi  dinamis  dan penyempurnaan  butir.  Terakhir,  di  dekat permukaan  pin,  campuran  kedua  bahan  diamati sesuai  dengan  nilai  kekerasan  maksimum  di  SZ. Penuaan alami ( natural ageing ) dapat terjadi oleh karena  itu  uji  kekerasan  harus  dikaitkan  dengan periode  waktu  yang  berlalu  dari  pengelasan (Mishra  dan  Ma,  2005) .  Seperti  yang  dilaporkan dalam literatur dari penelitian sebelumnya, dapat dilihat  bahwa  kekerasan  di  zona  lasan  umumnya lebih  keras  daripada  zona  TMAZ  dan  HAZ  serta area  yang  terletak  di  tengah  lasan,  kekerasan berkurang di zona TMAZ dan HAZ, dan naik tajam di BM.

## 3.2. Simulasi Distribusi Suhu
Pada  sesi  ini,  distribusi  temperatur  pada konfigurasi  parameter  level  rendah  dan  level tinggi  di  sepanjang  luas  penampang  lasan  FSSW selama FSSW berhasil disimulasikan menggunakan perangkat  lunak Hyperweld dalam  model  2D. Gambar  5 menunjukkan  wilayah  warna  merah yang menyatakan distribusi suhu tertinggi di zona las.  Distribusi  suhu  di  daerah  warna  merah berkurang  dari  480 o C  di  sekitar  tepian keyhole menjadi 430 o C di batas SZ.
Suhu  maksimum  480 o C  adalah  yang  paling dekat  dengan keyhole yang  juga  merupakan jumlah  panas  tertinggi  yang  dihasilkan  selama proses  FSSW.  Suhu  terendah  430 o C  adalah  yang terjauh dari keyhole . Hal ini menandakan bahwa distribusi  suhu  tinggi  terjadi  terutama  di  SZ selama FSSW.
Gambar 5. Kontur panas dari distribusi suhu ( temperature distribution ) dibawah parameter kofigurasi tingkat rendah
Temperatur  yang  tinggi  memungkinkan terjadinya  deformasi  plastis  pada  SZ  sebagai akibat dari gesekan antara benda kerja dan pahat FSSW yang berputar sehingga membentuk struktur butir  yang  sangat  halus  pada  daerah  tersebut. Selanjutnya,  wilayah  oranye  pada Gambar  5 mewakili  pengurangan  distribusi  suhu  berkisar antara 380 o C hingga 320 o C di bawah pahat FSSW yang  mengidentifikasi  zona  transisi  dari  SZ  ke TMAZ.  Mengacu  pada Gambar  4 ,  perubahan  ini diikuti oleh perubahan nilai kekerasan dari 60-HV menjadi 54-HV pada 6 mm sepanjang zona lasan FSSW  dari  titik  pusat  lasan.  Selanjutnya,  daerah kuning  pada Gambar  5 mewakili  suhu  di  HZ  dari 329 o C  hingga  381 o C.  Dapat  dilihat  bahwa  pada daerah  ini  mengalami  input  panas  yang  paling kecil dibandingkan dengan zona lain pada daerah lasan FSSW karena zona transisi dari TMAZ ke HAZ yang sedikit ruang untuk kontak gesek dengan alat FSSW.  Porsi  besar  masukan  panas  terutama diperoleh dari perpindahan panas dari daerah lain seperti TMAZ (langsung) dan SZ (tidak langsung).
Gambar 6 menunjukkan distribusi suhu tingkt tinggi.  Seperti  yang  ditunjukkan  pada  gambar,
daerah warna merah menyatakan SZ di zona suhu tertinggi  mencapai  541 o C,  di  sekitar  pinggiran keyhole hingga 483 o C di batas SZ. Dapat dilihat bahwa  dengan  menerapkan  parameter  tingkat tinggi,  SZ  meningkatkan  wilayahnya  dalam  arah lebar  dan  tebal.  Dalam  arah  ketebalan,  SZ mencapai  permukaan  bawah.  Dalam  arah  lebar, SZ  lebih  dekat  ke  sekitar  diameter  bahu ( shoulder ).
Gambar 6. Kontur panas dari distribusi suhu ( temperature distribution ) dibawah parameter kofigurasi tingkat tinggi
Seperti  pada Gambar  6 ,  zona  ini  memiliki nilai  Kekerasan  tertinggi  76-HV  terutama  dekat dengan sekitar pinggiran keyhole . Terlihat bahwa parameter  tingkat  tinggi  menghasilkan  lebih banyak  panas  dibandingkan  dengan  tingkat rendah.  Deformasi  plastis  pada  SZ  telah  secara dramatis mengubah struktur menjadi lasan sangat halus  sebagai  akibat  dari  gesekan  antara  benda kerja  dan  pahat  yang  berputar  dipengaruhi  oleh parameter.  Wilayah  oranye  yang  berdekatan dengan  wilayah  warna  merah  mewakili  TMAZ dengan kisaran panas dari 425 o C hingga 483 o C. Perubahan ini juga diikuti dengan perubahan nilai kekerasan dari 75-HV pada 3 mm dari titik pusat lasan,  menjadi  57-HV  pada  6  mm  menjauh  dari titik pusat lasan. Zona transisi TMZ, menunjukkan struktur  berbutir  kasar  karena  mengalami  efek termal  dan  mekanis  dari  aksi  gesekan  dan pengadukan pahat FSSW.
Selanjutnya, daerah kuning mewakili suhu di HZ dari 367 o C hingga 425 o C. Terlihat bahwa pada daerah ini mengalami masukan panas yang paling kecil  dibandingkan  dengan  daerah  lainnya dikarenakan zona transisi dari TMAZ ke HAZ  yang
yang sedikit ruang untuk kontak gesekan dengan pahat FSSW. Oleh karena itu, wilayah oranye itu dianggap  sebagai  TMAZ.  Porsi  besar  masukan panas terutama diperoleh dari perpindahan panas dari  daerah  lain  seperti  TMAZ  (langsung)  dan  SZ (tidak langsung).

## 4. SIMPULAN
Dalam penelitian ini, karakteristik kekerasan dari  struktur  lasan  FSSW  AA5052-H112  setebal  2 mm dievaluasi melalui uji kekerasan dan simulasi distribusi  temperatur  melalui  FEA.  Evolusi pengukuran kekerasan dari konfigurasi parameter tingkat rendah menunjukkan 42-HV di titik pusat lasan FSSW, meningkat menjadi 64-HV di  sekitar keyhole , dan kemudian berkurang menjadi 53-HV pada  jarak  6  mm  dari  pusat  lasan  FSSW. Pengukuran kekerasan dari konfigurasi parameter tingkat  tinggi  menunjukkan  61-HV  di  pusat  titik lasan  FSSW  dan  meningkat  menjadi  76-HV  di sekitar keyhole , dan kemudian berkurang menjadi 60-HV  pada  jarak  6  mm  dari  titik  pusat  lasan FSSW.  Distribusi  suhu  las  titik  gesekan  di  bawah parameter  tingkat  rendah  mencapai  480 o C  di sekitar pinggiran keyhole di SZ dan perlahan-lahan berkurang  hingga  380 o C  pada  jarak  6  mm  dari pusat  titik  lasan  FSSW  di  HAZ.  Sementara  itu, distribusi  temperatur  dari  lasan  FSSW  pada parameter tingkat tinggi mencapai 540 o C  di  SZ, dan perlahan-lahan berkurang menjadi 425 o C di HAZ.

## DAFTAR PUSTAKA
Akinlabi, E.T. dkk . (2020) ‘Data on microhardness an d structural analysis of friction stir spot welded lap joints  of  AA5083- H116’, Data  in  brief ,  33,  hal. 106585.
Almanar,  I.P.  dan  Hussain,  Z.  (2011) Basic Considerations  for  Weldment  Formation  in Friction  Stir  Welding .  Nova  Science  Publishers, Incorporated.
ASTM,  American  Society  for  Testing  and  Materials
(1991) Standard Practice for Statistical Analysis of Linear or Linearized Stress-Life (S-N) and Strain- Life  (ε -N)  Fatigue Data .  Available  at: https://www.astm.org/e0739-10r15.html (diakses: 5 April 2022).
Burns, T. (2014) ‘Characteristics of Heat Treatable vs. Non Heat Treatable Aluminum Alloys’, Fabricating and  Metalworking ,  25  February.  Available  at: https://www.fabricatingandmetalworking.com/2 014/02/characteristics-of-heat-treatable-vs-non- heat-treatable-aluminum-alloys/ (diakses: 5 April 2022).
Dursun, T. dan Soutis, C. (2014) ‘Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys’, Materials & Design (1980-2015) , 56, hal. 862 – 871.
Elangovan,  K.  dan  Balasubramanian,  V.  (2008) ‘Influences of tool pin profile and welding speed on the formation of friction stir processing zone in AA2219  aluminium  alloy’, Journal  of  materials processing technology , 200(1 – 3), hal. 163 – 175.
Haghshenas,  M.  dan Gerlich,  A.P.  (2018)  ‘Joining  of automotive  sheet  materials  by  friction-based welding methods: A review’, Engineering science and  technology,  an  international  journal ,  21(1), hal. 130 – 148.
Jambhale, S., Kumar, Sudhir and Kumar, Sanjeev (2015) ‘Effect  of  process  parameters  &  tool geometries on properties of friction stir spot welds: a review’, Universal  Journal  of  Engineering  Science ,  3(1), hal. 6 – 11.
JSA, Japanese Standards Association (1999) ‘Specimens Dimensions  and  Procedure  for  Shear  Testing Resistance Spot and Embossed Projection Welded Joints’, Japanese  Standards  Association.  Japan,
JIS (3136). [Cetak].
Jun-Won, K. dkk . (2012) ‘Influence of tool plunge depth and welding distance  on  friction  stir  lap  welding of AA5454-O aluminum alloy plates with different thicknesses’, Transactions  of  Nonferrous  Metals Society of China , 22, hal. s624 – s628.
Kou, S. (2003) ‘Welding metallurgy’, New Jersey, USA , 431(446), hal. 223 – 225.
Mishra, R.S. dan Ma, Z.Y. (2005) ‘Friction stir welding and processing’, Materials science and engineering: R: reports , 50(1 – 2), hal. 1 – 78.
Muhayat,  N.  dan  Putra,  B.P.  (2019)  ‘Mechanical properties and microstructure of friction stir spot welded 6082- T6 Aluminium alloy joint’, in MATEC Web of Conferences . EDP Sciences, hal. 01005. Padmanaban, R. dkk . (2016) ‘Process pa rameters effect on  the  strength  of  Friction  Stir  Spot  Welded AA6061’, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences , 11(9), hal. 6030 – 6035.
Pan,  T.- Y.  (2007)  ‘Friction  stir  spot  welding  (FSSW) -a literature  review’, Transactions  Journal  of Materials and Manufacturing, V116(5), hal. 1-12.
Patel, V.V. dkk . (2016) ‘Effect of tool rotation speed on friction stir spot welded AA5052-H32 and AA6082- T6  dissimilar  aluminum  alloys’, Metallography, Microstructure, and Analysis , 5(2), hal. 142 – 148. Piccini,  J.M.  dan  Svoboda ,  H.G.  (2015)  ‘Effect  of  the tool  penetration  depth  in  Friction  Stir  Spot Welding  (FSSW)  of  dissimilar  aluminum  alloys’, Procedia Materials Science , 8, hal. 868 – 877. Sitthipong, S. dkk . (2018) ‘The influence of parameters affecting mechanical
properties
and
microstructures of semi-solid-metal 7075 aluminum alloy by using friction stir spot welding’, Engineering Journal , 22(3), hal. 51 – 64.
Steels,  A.  (2013)  ‘Aluminium  Alloy  Data  Sheet  5052’.
Available at:
https://www.atlassteels.com.au/documents/Atl as_Aluminium_datasheet_5052_rev_Oct_2013.pdf . (diakses: 5 April 2022).
Yang, X.W., Fu, T. dan Li, W.Y. (2014) ‘Friction stir spot welding:  a  review  on  joint  macro-and microstructure, property, and process modelling’, Advances  in  Materials  Science  and  Engineering , 2014. Yuan, W. dkk . (2011) ‘Effect of tool d esign and process parameters on properties of Al alloy 6016 friction stir  spot  welds’, Journal  of  Materials  Processing Technology , 211(6), hal. 972 – 977. YÜKLER, A.İ. dkk . (2018) ‘The optimization of welding tool  material  and welding parameters  in  friction stir  spot  welding  of  plastics  using  Taguchi experimental  design’, International  journal  of Engineering science and application , 2(2), hal. 47 – 53. Zhang, Z. dkk . (2011) ‘Effect of welding parameters on microstructure  and  mechanical  properties  of friction  stir  spot  welded  5052  aluminum  alloy’, Materials & Design , 32(8), hal. 4461 – 4470.